전기자동차 및 자율주행자동차 시대를 맞아, 제조산업에서는 제품 개발과 생산 체계를 혁신하기 위해 디지털 기술에 대한 관심과 도입이 점차 활발히 이뤄지고 있다. 이에 맞춰 지멘스 디지털 인더스트리 코리아는 전기자동차 시장을 선도하기 위한 기술력의 확보를 강조하면서, 자사의 기술 방향을 소개했다. ■ 정수진 편집장

전기자동차 시장은 빠르게 성장하면서 오는 2040년에는 내연기관 자동차 시장 규모를 넘어설 것으로 전망되고 있다. 시장조사기관인 AMR(Allied Market Research)은 2027년까지 전세계 전기자동차 시장이 8000억 달러 규모로 성장할 것으로 예측하기도 했다. 이런 성장세에 주목해 완성차 업계뿐 아니라 자동차 부품 업계, 전기/전자 기술업계, IT업계 등에서 많은 기업들이 전기자동차 시장에 뛰어들고 있다.

지멘스 디지털 인더스트리 코리아는 4월 6일~7일 진행한 ‘지멘스 전기차/자율주행차 기술 온라인 콘퍼런스’에서 전기자동차 시대를 맞아 제조산업의 주요한 기술 혁신 이니셔티브로 디지털 트윈, MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링), CLQ(폐순환 품질 관리), 로코드(low-code) 애플리케이션 개발 등을 꼽았다.

제품에서 퍼포먼스까지 디지털 트윈으로 구현

지멘스는 제품(product)을 디자인하고 시뮬레이션하는 디지털 트윈뿐 아니라 생산(product)과 제품 작동(performance)까지 포함하는 넓은 범위의 디지털 트윈을 내세우고 있다.

설계-생산-작동의 모든 과정에서 나오는 데이터를 수집하고, 각 분야의 디지털 트윈이 서로 데이터를 교환하면서 분석한다. 그리고 그 결과를 다시 제품 개발과 제조 단계로 피드백해 더 나은 설계와 생산체계를 만들어야 한다는 것이 지멘스가 내세우는 ‘포괄적 디지털 트윈(comprehensive digital twin)’ 이다.

오병준 사장은 “디지털 트윈은 물리적인 개발과 테스트 시간을 줄일 수 있다. 이를 바탕으로 시장에 더 빨리 제품을 내놓고, 더 많은 혁신을 달성하는 것이 디지털 트윈의 핵심 가치”라면서, “설계와 생산 과정에서 많은 데이터가 나오는데, 이를 디지털 트윈에 접목하면 제품 개발과 생산의 효율을 더욱 높일 수 있다. 또한 코로나19 시대에 효과적인 글로벌 비즈니스 체계 또한 디지털 트윈을 기반으로 갖출 수 있다”고 설명했다.

▲ 제품·생산·퍼포먼스의 디지털 트윈

시스템 모델 기반의 엔지니어링으로 제품 개발의 문제 감소

디지털 트윈을 R&D 분야의 혁신과제로 접목한 것이 MBSE(Model Based System Engineering)이다. 포괄적이고 정확한 시스템 모델은 제품 개발의 초기 단계에서 문제점을 찾아 최적화하고, 생산 단계에서 문제 발생을 줄일 수 있다. 비즈니스 측면에서도 제품을 출시한 이후 리콜을 진행할 경우 생기는 비용 부담을 줄이는데 도움을 준다.

MBSE를 위해서는 CAD, CAE, 전기 요소, 소프트웨어 개발 등의 영역이 서로 연결되고 동시에 진행할 수 있어야 한다. 기존의 엔지니어링 협업 체계에서는 각각의 영역이 서로 단절되고 다른 소프트웨어와 데이터 포맷을 사용하고 있어서, 협업의 속도와 효율이 떨어지는 점이 문제로 꼽혀 왔다. 이를 해결하기 위한 MBSE는 모델 기반의 시스템 최적화를 먼저 매듭지은 다음에 기계 CAD, 전기 CAD, 네트워크, 소프트웨어 개발 등을 동시에 진행하고, 모델 기반의 요구사항 관리를 엔드 투 엔드로 수행함으로써 제품의 문제를 최소화하려는 개념이다.

특히 전기자동차는 배터리와 모터 등 전기전자 장치의 중요도가 기존의 자동차에 비해 더 높고, 전체 기능을 제어하기 위한 소프트웨어 또한 적극적으로 쓰이는 것이 특징이다. 오병준 사장은 “전기자동차 시장에서 타임투마켓(시장에 제품을 내놓는 데까지 걸리는 시간)을 줄이려면 MBSE로 전환하는 것이 무엇보다 중요하다”고 짚었다.

▲모델 기반의 시스템 엔지니어링

투자 우선순위 높아지는 폐순환 구조의 품질 관리

개발, 생산, 퍼포먼스를 아우르는 폐순환(closed-loop) 구조의 포괄적 디지털 트윈은 제품의 품질을 높이는 데에도 중요하다. 생산과 판매 이후 발생하는 제품의 품질 문제는 대규모의 리콜로 이어져 제조기업의 이익 감소를 가져오기도 하는데, 이를 해결하기 위해 설계와 생산 준비 과정에서 문제점을 찾고 최소화해 타임투마켓을 줄이면서 비용도 최소화하는 것이 CLQ(Closed-Loop Quality)의 개념이다.

제조산업에서는 제품을 개발하고 생산, 판매하기까지 비용과 생산지시 등을 관리하는 ERP(전사 자원 관리), 제품 개발 사이클을 관리하는 PLM(제품 수명주기 관리), 생산을 실행하는 MES(제조 실행 시스템), 품질 관리 시스템, IoT(사물인터넷) 시스템 등 다양한 시스템이 연계된다. CLQ는 이들 시스템을 연결하고, 통합 데이터 모델을 기반에서 폐순환 구조로 피드백할 수 있는 프로세스에 기반을 둔다. 오병준 사장은 “국내 제조업계에서는 아직 CLQ 환경을 구축한 사례가 적지만, 향후 가장 높은 우선순위를 갖고 투자해야 할 분야”라고 전했다.

▲ 폐순환 구조의 품질 관리

시스템 통합을 위한 애플리케이션 개발 플랫폼

폐순환 프로세스에는 설계와 제조 등 다양한 시스템이 통합되어야 하는데, 단일 아키텍처나 단일 패키지로 통합하는 것이 어렵기 때문에 시스템 통합을 위한 애플리케이션의 개발이 필수이다. 이 때문에 제조산업에서도 R&D와 생산 분야의 애플리케이션이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 지멘스는 기존의 애플리케이션 개발 방법론으로는 현업이 요구하는 데이터와 애플리케이션을 적기에 제공하기 어렵다고 보고 있다.

대신 지멘스는 애플리케이션 개발에서 코딩 작업을 크게 줄이는 ‘로코드 플랫폼(low-code platform)’을 통해 제조업의 디지털 애플리케이션 환경을 빠르게 구축할 수 있다는 점을 내세운다. 다양한 애플리케이션 환경을 통합하고, SSO(싱글 사인 온)나 협업·소셜 통합 등을 통해 신뢰성 있는 애플리케이션을 쉽고 빠르게 개발할 수 있으면서, 클라우드 환경을 지원해 유연성과 속도를 높일 수 있다는 것이 오병준 사장의 설명이다.

오병준 사장은 “디지털 애플리케이션 아키텍처는 비즈니스와 IT 분야가 더 쉽게 협업할 수 있는 환경을 제공한다. 애플리케이션 개발 속도를 10배 이상 높이면서 비용은 60% 이상 줄일 수 있는 로코드 인프라는 인더스트리 4.0과 초연결 시대를 위해 가장 중요한 요소”라고 설명했다.

▲ 로코드 애플리케이션 개발 플랫폼

클라우드에서 오픈 아키텍처까지 디지털 혁신 지원

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 이번 온라인 콘퍼런스에서 자동차 산업의 디지털 혁신을 뒷받침할 수 있는 자사의 기술을 소개했다. 제품 개발과 시뮬레이션, 협업과 애플리케이션 통합 환경, IoT 및 애널리틱스 등을 아우르는 엑셀러레이터(Xcelerator) 포트폴리오를 바탕으로, IT 리소스와 비즈니스 프로세스의 효율을 높이는 클라우드 및 기존의 소프트웨어 및 IT 환경을 통합할 수 있는 오픈 아키텍처까지 제공한다는 것이 지멘스 전략의 중심이다.

특히, 클라우드는 디지털 트랜스포메이션을 위해 중요한 환경으로 꼽히고 있다. 클라우드 네이티브 환경은 기업이 직접 IT 인프라에 투자하는 것과 비교해 더 많은 리소스, 앱, 비즈니스 프로세스를 누릴 수 있는 것이 장점이다. 최근에는 엔지니어링 소프트웨어도 클라우드로 많이 제공되고 있어서, 제조기업에서는 클라우드 플랫폼으로 전환할 것인지를 결정하기 전에 다양한 클라우드 서비스를 검토할 필요가 있다. 지멘스 역시 클라우드 환경을 위해 다양한 서비스를 제공하는 등 투자를 늘리고 있는 모습이다.

오병준 사장은 “지멘스는 기업의 기존 소프트웨어 및 IT 환경을 통합하는 오픈 아키텍처를 제공하면서 개방적인 솔루션 기업을 추구한다. 업무에 맞춰서 개인화된 앱과 포괄적인 디지털 트윈을 통해 최고의 가치를 얻기 위한 환경을 제공할 것”이라고 전했다.

기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.